Brzi porast količine prenesenog prometa putem interneta, podržan isto tako brzim povećanjem kapaciteta optičke transportne mreže čini otpornost mreže na kvarove zahtjevom koji je potrebno uključiti u procesu dizajna mreže. Kvar mrežnog elementa (primjerice, vlakna u kabelu ili prospojnika u čvoru) može uzrokovati prekid mnogih svjetlosnih puteva, što vodi gubitku podataka i prihoda. U slučaju kvara komponente puta koji koristi logički kanal u mreži, alternativni put (koji zovemo rezervnim) mora se koristiti sve dok sepopravak komponente osnovnog puta ne dogodi. Grupa veza s dijeljenim rizikom (shared risk link group, SRLG) je grupa veza u mreži koje dijele fizičku lokaciju. To može biti kabel, cijev ili izlaz na čvoru. Sve veze koje se nalaze u SRLG-u imaju mogućnost biti oštećene u slučaju kvara jedne veze koja se nalazi u SRLG-u. Takvo fizičkog oštećenje rezultira situacijom u kojoj višestruki logički kvarovi u mreži nastaju zbog jednog fizičkog kvara. SRLG uvodi zavisnost između kvarova veza, obzirom da se radi o skupu veza koje dijele zajednički fizički resurs kao što je prijelaz mosta, kabel ili cijev. č esta je pretpostavka da je korelacija između kvarova deterministička, što implicira da kvar pojedine veze u SRLG-u uvijek uzrokuje kvar svih ostalih veza koje on sadrži. U stvarnosti to nije nužno slučaj, pa su izučavani vjerojatnosni modeli u kojima veze sadržane u SRLG-u doživljavaju oštećenje s određenom vjerojatnosti. Zaključeno je da je utjecaj koreliranih kvarova (uključujući SRLGove) na raspoloživost mreže značajan. Brojni pristupi pružanja resursa putevima, specifično usmjeravanja i dodjele valnih duljina (routing and wavelength assignment, RWA) u optičkim mrežama koje sadrže SRLG-ove su razmatrani sa zajedničkim ciljem izbjegavanja istovremenog kvara osnovnog i rezervnog puta. RWA problem se može iskazati kao cjelobrojni linearni program. Obzirom da je općenito NP-težak, često se za rješavanje koriste heuristike. Uvodno poglavlje iznosi kontekst problema koji se u radu rješava, objašnjava motivaciju za istraživanjem i navodi sadržaj rada po poglavljima. Drugo poglavlje “Osnove optičkih telekomunikacijskih mreža” (Basics of Optical Telecommunication Networks) predstavlja temeljne pojmove područja optičkih mreža, počevši od optičkih kanala, preko čvorova u optičkoj mreži koji izvode obradu signala u električnoj domeni, sve do čvorova u mreži koji rade u sveoptičkoj domeni (tj. ne pretvaraju signal u električnu domenu). Poseban naglasak stavljen je na optičke prospojnike s mogućnošću rekonfiguracije, te s njima povezanu funkcionalnost za kontrolu i upravljanje mrežom. Treće poglavlje “Temelji simulacije mreža” (Fundamentals of Network Simulation) iznosi osnove područja simulacije mreža zasnovane na diskretnim događajima. Poseban naglasak stavljen je na simulaciju Monte Carlo koja je uzeta u razmatranje kao jedan od mogućih postupaka za rješavanje problema proračuna raspoloživosti optičke mreže. Navedeni su i opisani zahtjevi za model optičke mreže i simulator koji će ga koristiti. Zahtjevi uključuju podršku za kanale s većim brojem valnih duljina, model optičkog komutatora, granularnost komutacije, različite arhitekture komutatora, kontrolnu ravninu i mehanizme zaštite i obnavljanja u slučaju kvarova na komponentama mreže. Izneseni su razlozi zbog kojih nijedan od postojećih simulatora ne zadovoljava navedene zahtjeve. Zbog toga je u ovom poglavlju predložen i razvijen novi simulator zasnovan na mrežnom simulatoru ns-3. Četvrto poglavlje “Otpornost telekomunikacijskihmreža na kvarove” (Resilience of Telecommunication Networks) daje pregled područja otpornosti telekomunikacijskih mreža. Opravak nakon kvara u optičkoj telekomunikacijskoj mreži koji se koristi dalje u radu zasniva se na zaštiti puta i metodi zaštite s dodijeljenim kapacitetom. Također se definiraju metrike za proračun performansi raspoloživosti mreže, specifično raspoloživost. Peto poglavlje “Korelirani kvarovi veza u mreži” (Correlated Failures of Network Links) daje prikaz rezultata simulacije Monte Carlo zas mreže u prisustvu koreliranih kvarova na mrežnim vezama. Koristi se metoda zaštite puta s dodijeljenim kapacitetom. Opisani su modeli veza u mreži, modeli grupa veza s dijeljenim rizikom, modeli svjetlosnih putova i logičkih kanala. Svi opisani modeli implementirani su u u mrežnom simulatoru ns-3. U scenarijima gdje je to moguće izvesti, rezultati izračuna raspoloživost mreže dobiveni simulacijom Monte Carlo verificiraju se usporedbom s rezultatima dobivenim analitičkim putem. Rezultati izvođenja simulacije zasnovane na predloženom modelu pokazuju da fizička svojstva grupa veza s dijeljenim rizikom, specifično njihova duljina, značajno utječu na raspoloživost mreže. Šesto poglavlje “Utjecaj koreliranih kvarova na različite modele topologija” (Impact of Correlated Failures on Various Topology Models) analizira utjecaj grupa veza s dijeljenim izikom na raspoloživost mreže za šest različitih modela sintetičkih topologija (slučajni geometrijski, Gabrielov, model relativnog susjedstva, model k-najbližih susjeda, Waxmanov i Barabási-Albertov). Rezultati simulacije pokazuju da se utjecaji koreliranih kvarova grupe veza s dijeljenim rizikom znatno razlikuju među analiziranim modelima. Sedmo poglavlje “Optimizacija usmjeravanja i dodjele valnih duljina koja uzima u obzir grupe veza s dijeljenim rizikom” (Shared Risk Link Group-aware Optimization of Routing and Wavelength Assignmen) predstavlja postojeće pristupe usmjeravanju i dodjeli valnih duljina razvijene s ciljem maksimiziranja disjunktnosti grupa veza s dijeljenim rizikom. Predložen je i implementiran novi algoritam za rješavanje problema usmjeravanja i dodjele valnih duljijna. Predloženi algoritam koristi svojstva grupa veza s dijeljenim rizikom prilikom odabira rezervnih puteva. Cilj je poboljšati rezultirajuće raspoloživosti uspostavljenih svjetlosnih puteva. Verifikacija na studijskom primjeru mreže pokazuje da predloženi algoritam daje jednake ili bolje vrijednosti raspoloživosti mreže kod usporedbe rezultata s onima dobivenim izvođenjem postojećih algoritama. Predlažu se i raspravljaju, također, buduća poboljšanja predloženog algoritma. Osmo poglavlje “Optimizacija performansi korištenjem heterogenog paralelnog programiranja” (Performance Optimization Using Heterogeneous Parallel Programming) analizira vremensku složenost predloženog algoritama za usmjeravanje i dodjelu valnih duljina. Algoritam je implementiran korištenjem metoda heterogenog paralelnog programiranja i izvodi se na grafičkim procesorima NVIDIA s tehnologijom CUDA (Compute Unified Device Architecture). Rezultati pokazuju da paralelizacija korištenjem grafičkih procesora značajno smanjuje vrijeme izvođenja, čak do sedam puta. Dan je kratak pogled u budućnost računanja korištenjem grafičkih procesora te se navode smjerovi budućih istraživanja. Deveto, zaključno poglavlje rezimira iznesene rezultate i predlaže njihove primjene. Izvorni znanstveni doprinosi doktorskog rada sastoje se u sljedećem: * Model raspoloživosti optičke telekomunikacijske mreže koji uzima u obzir postojanje grupa veza s dijeljenim rizikom uz pretpostavku varijabilnih duljina koreliranih veza i proizvoljnih stupnjeva korelacije kvarova. * Metoda proračuna raspoloživosti primjenom simulacije Monte Carlo zasnovana na predloženom modelu raspoloživosti optičke telekomunikacijske mreže u prisustvu koreliranih kvarova. * Algoritam za usmjeravanje i dodjelu valnih duljina u optičkim mrežama s valnim multipleksiranjem koji optimira raspoloživost logičkih kanala obzirom na značajke grupa veza s dijeljenim rizikom, uz primjenu paralelizacije izvođenja korištenjem naprednih procesorskih arhitektura.